Пропиленгликоль: свойства, получение, применение

Пропиленгликоль или 1,2(1,3)-пропандиол – это вязкая прозрачная жидкость, имеющая сладковатый вкус, относится к классу спиртов. Молекула вещества имеет две гидроксильные группы, поэтому пропиленгликоль – двухатомный спирт или гликоль.

Формула вещества: C3H8O2. Пропиленгликоль имеет два изомера, отличающихся положением гидроксогрупп.

Физические и химические свойства

Физические:

• Пропиленгликоль — гигроскопичная сладковатая жидкость без цвета и почти без запаха. Вещество хорошо разжижается в органических растворителях за счет наличия асимметричного атома углерода. В этиловом спирте и воде растворяется абсолютно;
• Молярная масса — 76,09 г/моль;
• Плотность — 1,0363 г/см^³;
• Вязкость — динамическая: 0,056 Па·с и кинематическая: 0,054 см^²/с.;
• Термические свойства пропан-1,2-диола/./li>

• Из-за высокой вязкости установление температуры замерзания затруднительно, также на это влияет склонность вещества к переохлаждению;

• Некоторые термические свойства 1,3-пропиленгликоля:
• t плавления — -32 °С;
• t кипения — 213,5 °С;
• Пропиленгликоль нетоксичен и не летуч, что дает возможность применять его в разных отраслях промышленности.

Химические свойства:

1. Кислотность и основность. Как и все спирты пропиленгликоль обладает как основными, так и кислотными свойствами, то есть является амфотерным соединением. При диссоциации по связи O-H спирт ведет себя как кислота Бренстеда.
• Кислотные свойства дают возможность получать алкоголяты, так как выступает в качестве основания и является хорошим нуклеофилом.
• Основные свойства вещество проявляет по отношению к кислотам Бренстеда и Льюиса. Кислоты Льюиса со спиртами образуют со спиртами донорно-акцепторные комплексы.
2. Чаще всего дегидратация приводит к получению смеси продуктов, то есть неселективная реакция. Состав смеси зависит от нескольких факторов: от структуры диола, природы дегидратирующего реагента и условий реакции. В случае изомеров пропиленгликоля дегидратация будет происходить по-разному.

1,2-пропиленгликоль может дегидратировать по трем направлениям:

• с получением диенов;
• с перегруппировкой – «пинаколиновая перегруппировка»;
• образование циклических эфиров и эпоксидов. При проведении внутримолекулярной дегидратации из 1,2-пропиленгликоля получают ацетон.

При дегидратации 1,3-пропиленгликоля продуктом реакции будет пропадиен. Но с помощью внутримолекулярной дегидратации из 1,3-изомера можно получить аллиловый спирт.

1. Проба Лукаса — это качественная реакция на спирты. Реагент Лукаса является смесью хлорида цинка и концентрированной серной кислоты. Пропиленгликоль реагирует в течении 5 минут, так как представляет собой двухатомный спирт, и образует маслянистый слой.
2. При дегидрировании изомеры так же дают различные продукты, так из 1,2-пропиленгликоля при нагревании с медью не только будет выходить газ H2, но также будет образование 2-оксопропаналя(2-оксопропиональдегида). Тогда как 1,3-пропиленгликоль в таких же условиях дает нам пропандиаль.
3. Как и любой другой спирт, пропиленгликоль может вступать в реакцию этерификации с образованием сложного эфира. Но какого? И здесь тоже все зависит от изомера: 1,2-изомер в реакции с уксусной кислотой на выходе дает 1,2-диацетилоксипропан, а 1,3-изомер - 1,3-диацетилоксипропан.
4. При окислении возможно получение разных веществ: ацетон, молочная кислота, формальдегид, ацетальдегид, двуокись углерода и др.
5. В реакциях замещения может заменяться как отдельно водород в гидроксильной группе, так и вся гидроксильная группа. Заместителями могут выступать металлы, неметаллы, катионы и анионы.

Для чего же используют пропиленгликоль?

В химических лабораториях этот двухатомный спирт может использоваться как исходный реагент для получения других соединений, например, ацетона. В промышленности же чаще всего применяется пищевой пропиленгликоль.

Пищевой вариант — это добавка Е1520, которую часто используют в пищевой, медицинской и косметической промышленностях. Благодаря своим свойствам используется как стабилизатор, эмульгатор, влагоудерживающий агент, растворитель, еще он улучшает смешивание компонентов.

В пищевой промышленности пропиленгликоль используется в производстве:

• сахаристых и мучных кондитерских изделий (не более 3 г/кг);
• пищевых ароматизаторов;
• жевательной резинки;
• спиртных напитков;
• мороженого со сниженным содержанием жира;
• газированных напитков.

При изготовлении медицинских препаратов стали очень важны свойства пропиленгликоля, так как многие компоненты часто трудно смешиваются между собой. Также вещество может выполнять транспортную функцию: способность совмещаться с билипидными мембранами клеток он легко проникает внутрь и доставляет лекарство прямо к адресату, что по своей сути очень удобно, ибо увеличивается контакт с активным веществом и ускоряется процесс выздоровления.

Также обладает антибактериальными свойствами. Пропиленгликоль способен значительно повреждать патогены, проявляет бактерицидное и бактериостатическое действие. Часто на производствах для быстрой обработки помещения используется раствор этого вещества, а вдыхание его капель безопасно.

Пропиленгликоль входит в состав растворов, которые заменяют кровь, так как помогает стабилизировать и улучшить суспензионную устойчивость, помимо этого входит в состав кремов и мазей для заживления.

Косметология тоже заинтересована в свойствах пропиленгликоля. Несколько групп косметических продуктов содержат пропандиол в своем составе:

• средства по уходу за кожей головы и волосами;
• гели для душа;
• увлажняющие крема;
• помада;
• зубная паста;
• туалетное мыло;
• принадлежности для бритья;
• омолаживающие маски.

Пропиленгликоль еще и положительно влияет на кожный покров:

1. Регенерирует тургор, приводит в норму водно-солевой баланс.
2. Осветляет кожу лица и увлажняет эпидермис.
3. Захватывает влагу из окружающей среды, не давая ей высохнуть, образует на поверхности кожи защитную пленку.
4. Улучшает кровообращение даже в глубоких слоях дермы.
5. Омолаживает кожу лица.

С ростом популярности электронных сигарет, их производство тоже расширяется. Пропиленгликоль здесь находится в смеси с никотином, помогая доставлять его в легкие человека и помогает ему легче всасываться в кровь. Еще одна важная роль заключается во вкусовых ощущениях при курении, он обеспечивает адекватное восприятие вкуса и запаха табака.

Свойства технического пропиленгликоля позволяют использовать его в производстве пластмасс в качестве растворителя. Добавляется как пластификатор в состав поливинилхлоридов.

Заливаемый в автомобили антифриз так же не может обойтись без пропандиола, потому как такие жидкости безопасны для техники и выдерживают низкие температуры, а также предотвращают появление корочки на стеклах.

Как свойства пропиленгликоля могут повлиять на человека?

Ученые хорошо изучили добавку Е1520 и выяснили, что как таковой биологической ценности она не несет, а также не имеет канцерогенных и мутагенных свойств. Организации здравоохранения обозначили пропиленгликоль как безопасную добавку. В пищеварительной системе человека спирт частично расщепляется на молочную и пировиноградную кислоты, а остальная часть выводится из организма в течение нескольких часов.

Вред от пропиленгликоля может быть при внутривенном введении высокой дозы, так как в организме будет избыток молочной кислоты, или при индивидуальной непереносимости вещества, а при длительном применении может развиваться аллергическая реакция на вещество.

Как правильно хранить пропиленгликоль с его свойствами?

Данный спирт нужно хранить в герметичной металлической таре и находиться в хорошо вентилируемом помещении, вдали от солнечных лучей и источников тепла. Температура должна быть не более 25 градусов, а влажность — менее 75%. С момента изготовления пропиленгликоль храниться от 1 года до 5 лет.

Итак, пропиленгликоль – это двухатомный спирт, который люди научились получать и использовать в своих целях. Благодаря техническому прогрессу все больше используются менее токсичные вещества, не наносящие вред здоровью людей.